建筑鋼材建筑材料試驗(yàn)與檢測(cè)課件

鋼的基本知識(shí)工程材料試驗(yàn)與檢測(cè)CONTENTS目錄鋼的基本知識(shí)鋼的化學(xué)成分鋼的基本知識(shí)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)：1.了解建筑鋼材的化學(xué)成分、分類(lèi)、選用。教學(xué)目標(biāo)鋼的基本知識(shí)混凝土中的鋼筋感知到的中國(guó)鳥(niǎo)巢鋼結(jié)構(gòu)廠房悉尼歌劇院鋼的基本知識(shí)瀾滄江大橋鋼結(jié)構(gòu)樓梯鋼結(jié)構(gòu)房屋索膜結(jié)構(gòu)感知到的鋼的基本知識(shí)鋼筋鋼絲型材鋼絞線扁鋼感知到的鋼的基本知識(shí)彩色涂層鋼板花紋鋼板光面鋼感知到的一、鋼的基本知識(shí)含碳量小于2%的鐵碳合金稱(chēng)為鋼。含碳量超過(guò)2%的稱(chēng)鐵。①具有強(qiáng)度高、塑性好、韌性好。②工藝性能良好，易于加工。③但是，鋼材易銹蝕、耐火性差。1、概念金屬材料類(lèi)型鋼與鐵的區(qū)別鋼的特點(diǎn)黑色金屬——指以鐵元素為主的金屬。有色金屬——除黑色金屬以外的其他金屬。一、鋼的基本知識(shí)C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含量＜5%合金總含量5%～10％合金總含量＞10％按化學(xué)成分分類(lèi)碳素鋼合金鋼低碳鋼高碳鋼中碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼2、鋼的分類(lèi)一、鋼的基本知識(shí)按品質(zhì)分普通鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼按冶煉時(shí)脫氧程度分沸騰鋼F特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ鎮(zhèn)靜鋼Z特殊鋼按用途分結(jié)構(gòu)鋼工具鋼2、鋼的分類(lèi)二、鋼的化學(xué)成分有益元素有害元素碳C提高鋼的強(qiáng)度和硬度；塑性和韌性下降。鈦Ti顯著提高強(qiáng)度和韌性。錳Mn提高鋼材的強(qiáng)度和硬度;能消除熱脆性。硅Si提高鋼材的強(qiáng)度和硬度;硫S形成熱脆現(xiàn)象。氧O2降低韌性，可焊性變差。

磷P增加鋼的冷脆性。顯著降低鋼材的塑性和韌性。建筑鋼材的主要技術(shù)性能工程材料試驗(yàn)與檢測(cè)CONTENTS目錄技術(shù)性能鋼材的熱加工與冷加工處理建筑鋼材的主要技術(shù)性能通過(guò)本章的學(xué)習(xí)：1.掌握建筑鋼材主要技術(shù)性能及評(píng)定指標(biāo)。2.熟悉鋼材的冷加工及時(shí)效處理。教學(xué)目標(biāo)一、技術(shù)性能拉伸標(biāo)準(zhǔn)試件車(chē)床切削加工制得，見(jiàn)下圖。非標(biāo)準(zhǔn)試件：直接在鋼筋線材上切取。1、力學(xué)性能抗拉性能一、技術(shù)性能OA段——彈性階段：彈性變形，應(yīng)力與應(yīng)變成比例。AB段——屈服階段：曲線鋸齒波動(dòng)，承載力無(wú)提高。BC段——強(qiáng)化階段：承載力再次提高。CD段——頸縮階段：試件薄弱處收縮直至斷裂。抗拉性能低碳鋼應(yīng)力σ——應(yīng)變?chǔ)徘€圖拉伸的四個(gè)階段：一、技術(shù)性能彈性階段

——σp稱(chēng)為彈性極限。屈服階段——σs屈服強(qiáng)度，又稱(chēng)屈服點(diǎn)。強(qiáng)化階段

——σb抗拉極限強(qiáng)度?？估阅艿吞间搼?yīng)力σ——應(yīng)變?chǔ)徘€圖拉伸的三個(gè)特征值：一、技術(shù)性能鋼材重要技術(shù)指標(biāo)衡量鋼材彈性的指標(biāo)彈性模量σb/σs評(píng)定鋼材塑性的指標(biāo)伸長(zhǎng)率鋼材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的取值依據(jù)屈服強(qiáng)度σS評(píng)價(jià)鋼材安全可靠性和強(qiáng)度利用率的參數(shù)屈強(qiáng)比σb/σs一、技術(shù)性能σ0.2——條件屈服點(diǎn)，MPaσp——比例極限，MPaσb——抗拉極限，MPa

硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過(guò)程無(wú)明顯屈服階段。用條件屈服強(qiáng)度σ0.2來(lái)代表屈服強(qiáng)度。σ0.2

為硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值?？估阅芨咛间摋l件屈服點(diǎn)：高碳鋼拉伸σ——ε圖一、技術(shù)性能沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊韌性定義：

指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。指標(biāo)：

用沖擊韌性值αk表示。(單位J/cm2)影響因素：①硫、磷含量高，含非金屬夾雜物；②焊接裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。工程應(yīng)用：

承受沖擊、震動(dòng)荷載的鋼材必須檢驗(yàn)沖擊韌性。一、技術(shù)性能定義：鋼材表面抵抗重物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。指標(biāo)：有布氏硬度(HB)和洛氏硬度(HR)，前者常用。影響因素：強(qiáng)度越高，抵抗塑性變形越強(qiáng)，硬度值也越大。工程應(yīng)用：當(dāng)HB<175時(shí)，σb≈3.6HBHB>175時(shí)，σb≈3.5HB硬度測(cè)定儀硬度一、技術(shù)性能疲勞強(qiáng)度定義：

鋼材承受交變荷載反復(fù)作用，發(fā)生疲勞破壞的指標(biāo)。指標(biāo)：

交變荷載106~107次時(shí)不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力值作為疲勞強(qiáng)度值。影響因素：

一般抗拉強(qiáng)度高，疲勞強(qiáng)度也高。工程應(yīng)用：

承受交變荷載的鋼材必須檢驗(yàn)?zāi)推谛阅堋Ｒ?、技術(shù)性能2、工藝性能冷彎性能鋼筋冷彎性能試驗(yàn)一、技術(shù)性能冷彎性能定義：

指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。指標(biāo)：

彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90°或180°）；試樣彎曲外表面無(wú)裂紋則冷彎合格。影響因素：

內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。工程應(yīng)用：

常溫下承受彎曲荷載的鋼材必須檢驗(yàn)冷彎性能。一、技術(shù)性能焊接性能定義：

指鋼材適應(yīng)通常的方法與工藝進(jìn)行焊接連接的性能。影響因素：①含碳、硫量高、合金含量高時(shí)，均會(huì)降低可焊性。②含碳量小于0.25%的非合金鋼具有良好的可焊性。工程應(yīng)用：

焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇含碳量較低的鎮(zhèn)靜鋼。當(dāng)采用高碳鋼及合金鋼時(shí)，為了改善焊接后的硬脆性，焊接時(shí)一般要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。二、鋼材的熱加工與冷加工處理1、鋼材的熱處理

01退火將鋼加熱到723℃以上，然后隨爐冷卻。退火可消除前工序(鑄、鍛、焊)的組織缺陷，提高力學(xué)性能；調(diào)整硬度以利于切削。鋼件加熱到30～50℃后，在空氣中勻速冷卻。正火與退火的差別在于冷卻速度較快，獲得的珠光體型組織較細(xì)，鋼的強(qiáng)度、硬度也較高。

02正火將鋼加熱到30～50℃后快速冷卻的熱處理工藝。目的是得到良好的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能。

03淬火鋼件淬火后，將其加熱到30

℃以下的溫度，然后冷卻到室溫。主要是降低脆性，防止工件變形或開(kāi)裂。

04回火二、鋼材的熱加工與冷加工處理

冷加工是鋼材在常溫下，進(jìn)行冷拉、冷拔、冷軋等的加工過(guò)程。時(shí)效是經(jīng)過(guò)冷加工后的鋼材，放置一段時(shí)間，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及硬度明顯提高，而塑性及韌性下降的過(guò)程。

提高屈服強(qiáng)度和抗拉極限強(qiáng)度，但塑性和韌性則相應(yīng)降低。見(jiàn)右圖。2、鋼材的冷加工及時(shí)效定義目的鋼材冷加工及時(shí)效σ-ε圖鋼筋冷拔橫截面的控制鋼筋的力學(xué)性能檢測(cè)試驗(yàn)工程材料試驗(yàn)與檢測(cè)CONTENTS目錄檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康闹饕獌x器設(shè)備檢測(cè)試驗(yàn)溫度檢測(cè)試驗(yàn)步驟一、檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定鋼筋（或鋼筋焊接頭）的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率（簡(jiǎn)稱(chēng)伸長(zhǎng)率）（鋼筋焊接頭不測(cè)伸長(zhǎng)率）。1.1注意觀察拉力與變形之間的變化關(guān)系。確定應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系曲線，評(píng)定鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)。1.2二、主要儀器設(shè)備必須滿(mǎn)足GB/T16825中技術(shù)條件的規(guī)定。為保證試驗(yàn)機(jī)安全和試驗(yàn)準(zhǔn)確，其噸位選擇最好是試件的最大載荷數(shù)達(dá)到設(shè)備量程的50%～75%之間。試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力示值誤差不大于1%。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)1鋼筋打點(diǎn)機(jī)2鋼尺3萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)鋼筋打點(diǎn)機(jī)對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23±5℃。三、檢測(cè)試驗(yàn)溫度試驗(yàn)一般在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。四、檢測(cè)試驗(yàn)步驟鋼筋檢測(cè)試驗(yàn)不允許進(jìn)行車(chē)削加工。在鋼筋試件上打點(diǎn)標(biāo)出原始標(biāo)距，要求滿(mǎn)標(biāo)，標(biāo)點(diǎn)間距10mm。試件的制作和準(zhǔn)備1開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)油泵開(kāi)關(guān)。2試件上端固定在試驗(yàn)機(jī)上夾頭內(nèi)，調(diào)整試驗(yàn)機(jī)下夾頭位置，用下夾頭固定試件下端，試件夾持部分應(yīng)大于夾塊長(zhǎng)度的3/4，夾持試件時(shí)，手必須遠(yuǎn)離夾持部位。3四、檢測(cè)試驗(yàn)步驟是列車(chē)在任何運(yùn)行情況下都存在的阻力操作設(shè)備軟件，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)欄位旁“清零”按鍵，將力值、位移等數(shù)據(jù)欄位清零，在試件欄位，輸入試件的公稱(chēng)直徑、平行距離等參數(shù)，檢測(cè)無(wú)誤后，點(diǎn)擊開(kāi)始按鍵開(kāi)始拉伸。4四、檢測(cè)試驗(yàn)步驟拉伸過(guò)程中，軟件將自動(dòng)記錄所求的屈服荷載Fs（N），注意觀察并記錄。繼續(xù)增加荷載直至試件拉斷，在軟件“峰值力”欄位可以讀出最大荷載Fb（N）并記錄。5四、檢測(cè)試驗(yàn)步驟從試驗(yàn)機(jī)上取下試件，將已拉斷試件的兩段在斷裂處對(duì)齊，盡量使其軸線位于同一直線上，并確保試件的斷裂部分適當(dāng)接觸后測(cè)量試件斷裂后的標(biāo)距L1（mm），要求精確到0.1mm并記錄。6鋼筋重量偏差實(shí)驗(yàn)工程材料試驗(yàn)與檢測(cè)CONTENTS目錄試驗(yàn)檢測(cè)目的主要儀器設(shè)備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)溫度檢測(cè)試驗(yàn)步驟試驗(yàn)檢測(cè)目的測(cè)定鋼筋的重量偏差，判斷本批次鋼筋重量是否合格；01學(xué)會(huì)測(cè)定鋼筋的重量偏差的方法。02主要儀器設(shè)備電子臺(tái)秤，臺(tái)秤的稱(chēng)量20kg，感量20g；01鋼板尺，規(guī)格600mm。02檢測(cè)實(shí)驗(yàn)溫度試驗(yàn)一般在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。檢測(cè)試驗(yàn)步驟1取樣2稱(chēng)重3計(jì)算重量偏差將五根鋼筋一同放在電子臺(tái)秤上稱(chēng)重，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后讀出重量，應(yīng)精確到不大于總重量的1%。檢測(cè)鋼筋重量偏差時(shí)，試樣應(yīng)從不同鋼筋中截取，試樣不少于五根，每根不小于500mm長(zhǎng)，長(zhǎng)度應(yīng)用鋼板尺逐個(gè)測(cè)量，精度應(yīng)精確到1mm。檢測(cè)試驗(yàn)步驟檢測(cè)試驗(yàn)步驟常用建筑鋼材工程材料試驗(yàn)與檢測(cè)CONTENTS目錄常用建筑鋼材建筑鋼材的銹蝕和保管常用建筑鋼材通過(guò)本章的學(xué)習(xí)：1.了解常用鋼種的特性和保管。教學(xué)目標(biāo)一、常用建筑鋼材1、主要鋼種碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示：由屈服點(diǎn)字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值(195、215、235、275)、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D）、脫氧方法符號(hào)(特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ、鎮(zhèn)靜鋼

Z、沸騰鋼F)等四個(gè)部分按順序組成。

如：

Q235－AF表示屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。

技術(shù)要求：化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T700-2006規(guī)定。工程應(yīng)用：Q195、Q215含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤(pán)條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235含碳適中，綜合性能好，用途最廣。常軋制盤(pán)條、鋼筋、型鋼等。Q275強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。一、常用建筑鋼材牌號(hào)表示：由屈服點(diǎn)字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值（有345、390、420、460、500、550、620、690八個(gè)）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。

如：

Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級(jí)鋼(均為鎮(zhèn)靜鋼)。技術(shù)要求：化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591規(guī)定。工程應(yīng)用：主要用于軋制型鋼、鋼板，建造橋梁、高層及大跨度建筑重要鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用低合金鋼加工成的熱軋帶肋鋼筋。低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼一、常用建筑鋼材

2、主要品種鋼筋熱軋鋼筋采用鋼錠經(jīng)加熱軋制、自然冷卻而成。生產(chǎn)熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。分類(lèi)一、常用建筑鋼材產(chǎn)品名稱(chēng)牌號(hào)牌號(hào)構(gòu)成英文字母含義公稱(chēng)直徑/mm熱軋光圓鋼筋HPB235HPB+屈服強(qiáng)度HRB——熱軋光圓鋼筋的英文（Hot

rolledPlainBars）縮寫(xiě)。6（6.5）810121416182022HPB300光圓鋼筋的技術(shù)性能應(yīng)符合《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》GB1499.1-2008的標(biāo)準(zhǔn)要求。光圓鋼筋的分級(jí)、牌號(hào)含義一、常用建筑鋼材光圓鋼筋標(biāo)牌一、常用建筑鋼材帶肋鋼筋的技術(shù)性能應(yīng)符合《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》GB1499.2-2013的標(biāo)準(zhǔn)要求。帶肋鋼筋的分級(jí)、牌號(hào)含義類(lèi)別牌號(hào)牌號(hào)構(gòu)成英文字母含義公稱(chēng)直徑/mm普通熱軋鋼筋HRB400HRB+屈服強(qiáng)度HRB——熱軋帶肋鋼筋的英文（HotrolledRibbedBars）縮寫(xiě)。E——地震的英文（Earthquake）縮寫(xiě)6810121416182022252832364050HRB500HRB600HRB400EHRB+屈服強(qiáng)度+EHRB500E細(xì)晶粒熱軋鋼筋HRBF400HRBF+屈服強(qiáng)度HRBF——在熱軋帶肋鋼筋的英文縮寫(xiě)后加“細(xì)”的英文（Fine）首位字母。E——地震的英文（Earthquake）縮寫(xiě)HRBF500HRBF400EHRBF+屈服強(qiáng)度+EHRBF500E一、常用建筑鋼材帶肋鋼筋標(biāo)牌一、常用建筑鋼材型鋼是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材，型鋼主要采用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼有H形鋼、T形鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、Z形鋼、U形鋼等。型鋼一、常用建筑鋼材

冷彎薄壁型鋼通常是用2～6mm薄鋼板冷彎或模壓而成，有角鋼、槽鋼等開(kāi)口薄壁型鋼及方形、矩形等空心薄壁型鋼。主要用于輕型鋼結(jié)構(gòu)，其表示方法與熱軋型鋼相同。型鋼一、常用建筑鋼材案例二、建筑鋼材的銹蝕和保管1、銹蝕及防治鋼材的銹蝕化學(xué)銹蝕電化學(xué)銹蝕防止銹蝕措施1、